Formação do planeta e origem da vida

Quais são os requisitos para existência de organismo vivo?

• Produção de energia

• Compartimentalização

• Capacidade de replicação

A idade da terra e da vida

• Estudos de datação radioativa sugerem que a terra surgiu a cerca de 4.6 bilhões de anos

• A evidencia fóssil de vida mais antiga existente data de 3.5 bilhões de anos

• Sistemas biológicos compartilhados por todos os organismos conhecidos sugerem que a vida iniciou-se uma única vez e todos os organismos são descendentes de um primeiro ancestral

A terra primitiva

Atmosfera deve ter sido criada por

vulcões primitivos entre outros compostos

deveria ser composto de vapor da água,

nitrogênio, metano, amônia, dióxido de

carbono e hidrogênio.

Ao contrario da nossa atmosfera atual

esta é uma atmosfera redutora.

Amostra de gelo com bolhas de ar primitivo

3270 metros – 650.000 anos

Evolução química• Devido a falta de registro fosseis e outros dados o mecanismo pelo qual a

vida surgiu continua sendo desconhecido e as teorias existentes contêm um alto teor especulativo.

• Na década de 1920 dois pesquisadores (Oparin e Haldane) sugeriram que a radiação ultra-violeta ou raios causaram a reação das moléculas da atmosfera primitiva, que formaram as moléculas que são os blocos básicos de todos os seres vivos (“Sopa Primordial”).

1. Atmosfera quimicamente redutora

2. Exposição a energia produziu

compostos orgânicos simples

3. Esses compostos se acumularam em

uma “sopa”

4. Transformações adicionais geraram polímeros orgânicos complexos

e eventualmente vida.

O aparato de “Miller-Urey”Síntese de biomoléculas a partir de componentes primordiais, principalEvidência experimental que suporta a teoria da “sopa primordial”.

Em 1953 Stanley Miller e Harold Urey realizaram um experimento tentando simular o ambiente da atmosfera primitiva da terra

Após o experimentos foram encontrados diversos compostos orgânicos, alguns dos quais são moléculas básicas para a constituição dos seres vivos. Reanálise feita em 2011 identificou todos 23 aminoácidos.

Moléculas orgânicas

Formação de biomoléculas a partir de compostos simples existentes na natureza

Aumento do oxigênio na atmosfera terrestre

Existe um intervalo entre a o inicio da fotossíntese e aumento de O2 na atmosfera devido ao seqüestro inicial de O2 pelo Fe2+ dos oceanos

Aumento do oxigênio na atmosfera terrestre

Mecanismo de sequestro do oxigênio gerado pela fotossíntese por íons Fe2+

CompartimentalizaçãoAlgumas moléculas orgânicas (proteínas

ou lipídeos) tendem a formar

espontaneamente coacervados, que são

aglomerados de matéria orgânica que se

mantém unidos por forças hidrofóbicas e

podem captar outras substancias

orgânicas do meio

É postulado que estruturas deste tipo

formaram os protobiontes que seriam os

precursores dos organismos vivos

Alguns lipídeos são capazes de espontaneamente estrutura chamadas Lipossomos este tipo de estrutura é capaz de gerar um ambiente hidrofílico no interior do liposomo, que no entanto é separado do ambiente externo pela camada lipídica

Capacidade de replicação

• Os seres vivos possuem material genético que armazena e transmite informação. No caso da maioria dos seres vivos o DNA é responsável por armazenar as informações necessárias.

• O DNA possui uma estrutura de dupla fita que permite com que a partir de um mecanismo catalítico complexo os organismos possam gerar copias idênticas desta molécula, transmitindo esta informação para prole.

Ao longo dos tempos novas espécies têm surgido, enquanto outras se têm extinguido. Como se formam as novas espécies?

Mecanismos fundamentais:

Especiação geográfica ou alopátrica – surgimento de barreiras geográficas entre populações; Peripátrica – alopátrica com diferença de tamanho entre populações Parapátrica – alopátrica com fluxo gênico entre populações

Especiação simpátrica – fatores intrínsecos à população conduzem ao isolamento genético.

Especiação

Experimento de Diane Dodd

com moscas sugere que o

isolamento de populações em

diferentes ambientes pode

induzir ao início de um

isolamento reprodutivo

(genético). Seus resultados

são consistentes com a ideia

de que o isolamento

geográfico é um importante

passo para os eventos de

especiação.

O homem e a evolução

• Ação do homem no isolamento reprodutivo, contribuindo para a evolução de muitos organismos.

– Domesticação de animais.

– Seleção artificial e isolamento de indivíduos com características desejadas.

– Impedimento de cruzamentos ao acaso.

Criação de novas linhagens, raças ou variedades

e até mesmo espécies

Animais selvagens Animais domésticos

Teosinto

Quais são as evidências do processo evolutivo?

Anatomia comparada

O estudo comparado da anatomia de animais

e vegetais mostra a existência de um padrão

fundamental similar, na estrutura dos sistemas

de órgãos.

Existem semelhanças nos esqueletos de cada espécie (todos

mamíferos).

Quais são as evidências do processo evolutivo?

Homologo ≠ Análogo

Quais são as evidências do processo evolutivo?

Órgãos vestigiais

Existem vestígios ou rudimentos de órgãos

que representam restos inúteis de estruturas

de órgãos que são grandes e funcionais em

alguns outros animais.

Quais são as evidências do processo evolutivo?

No homem, o apêndice vermiforme é pequeno e sem

função, sendo anexo ao ceco.

Em certos herbívoros, o ceco é bem desenvolvido. É útil para

armazenar celulose (alimento).

Embriologia comparada

• Semelhança do processo de desenvolvimento inicial

Quais são as evidências do processo evolutivo?

Provas bioquímicas

• DNA funciona de maneira semelhante em todos os organismos sugere uma origem comum, das bactérias até os humanos.

Quais são as evidências do processo evolutivo?

Era arqueozóica (3,8 bilhões a 2,5 bilhões de anos atrás)

• Planeta Terra com temperaturas até 3 vezes mais elevadas do que hoje.

• Aparecimento das primeiras células (organismos unicelulares)

• Milhares de vulcões em atividade

• Chuvas de meteoros constantes

Era proterozóica (2,5 bilhões a 540 milhões de anos atrás)

• ~ 2 bilhões de anos atrás: formação da camada de ozônio → aparecimento de formas de vida mais complexas (organismos multicelulares).

• Formação dos continentes.

• Acúmulo de oxigênio na biosfera.

Era paleozóica (540 milhões a 250 milhões de anos atrás)

• Aparecimento dos primeiros animais vertebrados (peixes primitivos nos mares).

• ~ 350 milhões de anos atrás: primeiros animais anfíbios.

• Aparecimento de diversas espécies de plantas primitivas e insetos.

• Final: aparecimento dos diversos répteis que deram origem aos dinossauros.

Era mesozóica (250 milhões a 65,5 milhões de anos atrás)

• As plantas começam a desenvolver flores.

• Domínio dos dinossauros.

• ~ 200 milhões de anos atrás: primeiros animais mamíferos.

Era cenozóica (65,5 milhões de anos atrás até o presente)

• Formação das cadeias montanhosas.

• ~ 65 milhões de anos atrás: extinção dos dinossauros.

• Grande desenvolvimento dos animais mamíferos: mais complexos e diversificados.

• Após o término da deriva continental (migração dos continentes), o planeta assume o formato atual.

• ~ 3,9 milhões de anos atrás: primeira espécie de hominídeo no continente africano.

• 130 mil a 200 mil anos atrás: surgimento do homo sapiens.

Pal

eozó

ico

Período Evolução Vegetal Evolução Animal

Permiano

285

Extinções

Declínio das plantas sem

sementes

Aparecimento de terápsidas;

aumento dos répteis e insetos;

Declínio dos anfíbios

Carbonífero

375

Gimnospermas

Florestas de fetos,

Depósitos de carvão

1os répteis

1os insetos voadores

aumento dos anfíbios

Devoniano

420

1as plantas c/ sementes Anfíbios

Siluriano

450

1as plantas vasculares

1as plantas terrestres

Idade dos Peixes

1os invertebr. terrestres

Ordoviciano

520

Peixes; aumentos dos

invertebrados marinhos

Cambriano

570

Algas dominantes Trilobitas, explosão de

vida marinha

Milhões de anos atrás

Mes

ozó

ico

Período Evolução Vegetal Evolução Animal

Cretáceo

135

1as plantas com flores Extinções dos dinossauros;

Aves modernas

Jurássico

195

Florestas de gimnospermas

e fetos na maior parte da

Terra

1as aves;

Idade dos dinossauros

Triássico

240

Gimnospermas dominantes 1os dinossauros; 1os

mamíferos; artrópodes

complexos

Milhões de anos atrás

Cen

ozó

ico

Período Época Evolução Vegetal Evolução Animal

Quaternário

2,5

Recente

Pleistoceno

Antropoceno

das sp herbáceas;

Glaciações levando à

extinções

Homo sapiensi

Extinções em massa;

1o Homo

Terciário

65

Plioceno

Mioceno

Oligoceno

Eoceno

Paleoceno

Declíno das Florestas

Explosiva expansão das

flores

Aparecimento do

hominídeo

Mamíferos modernos

Peixes ósseos

1os mamíferos

placentários

Milhões de anos atrás